特許 6239299 無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239299

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 56/00 20090101AFI20171120BHJP

   H04W 16/32 20090101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H04W56/00 110

   H04W16/32

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-153660(P2013-153660)

(22)【出願日】2013年7月24日

(65)【公開番号】特開2015-26897(P2015-26897A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2016年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】392026693

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴドコモ

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100158528

【弁理士】

【氏名又は名称】守屋 芳隆

(72)【発明者】

【氏名】武田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】原田 浩樹

(72)【発明者】

【氏名】永田 聡

(72)【発明者】

【氏名】安川 真平

【審査官】 篠田 享佑

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０３５７１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５１１８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２３７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９７７７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

他セルの無線基地局から送信される下りリンク信号を利用して無線同期を行う無線基地局であって、
基地局間インターフェースを介して、他セルの無線基地局に対して同期情報リクエストを通知するとともに、他セルの無線基地局から通知される同期情報を取得する同期情報制御部と、
取得した同期情報に基づいて自セルの下位階層に属するセルとの同期状態を判断して、自セルのオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、を有し、
前記同期情報制御部が他セルの無線基地局から取得する同期情報は、当該他セルの無線基地局の同期状態および同期階層レベルを示す情報を含むことを特徴とする無線基地局。

【請求項2】

前記オンオフ制御部は、自セルのみに同期する下位階層に属するセルが存在しない場合に、自セルをオフにすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。

【請求項3】

前記オンオフ制御部は、自セルをオフにする場合に、自身の下位階層に属する同期セル、自身の上位階層に属する同期セルおよび前記下位階層に属する同期セルから報告された近接セルに対して、自セルをオフにすることを通知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線基地局。

【請求項4】

前記他セルの無線基地局から通知される同期情報は、無線を用いて通知されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。

【請求項5】

前記無線同期には、位置決定参照信号（ＰＲＳ）を用いることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。

【請求項6】

前記無線同期には、復調参照信号（ＤＭＲＳ）を用いることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。

【請求項7】

他セルの無線基地局から送信される下りリンク信号を利用して無線同期を行う無線基地局であって、
ユーザ端末から通知される同期情報を取得する同期情報制御部と、
取得した同期情報に基づいて自セルの下位階層に属するセルとの同期状態を判断して、自セルのオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、を有し、
前記同期情報制御部がユーザ端末から取得する同期情報は、周辺セルの無線基地局の同期状態および同期階層レベルを示す情報を含むことを特徴とする無線基地局。

【請求項8】

前記ユーザ端末から通知される同期情報は、メジャメントレポート内に含まれることを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。

【請求項9】

マクロ基地局および前記マクロ基地局配下の複数のスモール基地局から送信される下りリンク信号を受信可能なユーザ端末であって、
前記マクロ基地局配下のスモール基地局に関する情報が規定されたリストを前記マクロ基地局から受信する受信部と、
サイクリックプリフィックス内のタイミングで、前記リストに規定されたスモール基地局の検出を試みる検出部と、
前記検出部で検出されたスモール基地局のセルのセルＩＤリストを、接続セルに通知する送信部と、を有することを特徴とするユーザ端末。

【請求項10】

他セルの無線基地局から送信される下りリンク信号を利用して無線同期を行う無線基地局の無線通信方法であって、
基地局間インターフェースを介して、他セルの無線基地局に対して同期情報リクエストを通知するとともに、他セルの無線基地局から通知される同期情報を取得する工程と、
取得した同期情報に基づいて自セルの下位階層に属するセルとの同期状態を判断して、自セルのオンオフ制御を行う工程と、を有し、
前記同期情報制御部が他セルの無線基地局から取得する同期情報は、当該他セルの無線基地局の同期状態および同期階層レベルを示す情報を含むことを特徴とする無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１参照）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。

【0003】

ＬＴＥからのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムが検討されている（たとえば、ＬＴＥアドバンストまたはＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））。ＬＴＥ−Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセル（たとえば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）が検討されている（非特許文献２参照）。ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセルとスモールセル間で同一周波数帯だけでなく、異なる周波数帯のキャリアを用いることも検討されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】3GPP TS 36.300“Evolved UTRA and Evolved UTRAN Overall description”

【非特許文献2】3GPP TR 36.814“E-UTRA Further advancements for E-UTRA physical layer aspects”

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセル内に多数のスモールセルを配置することが想定される。この場合、各スモールセル間は互いにタイミング同期していることが望ましい。

【0006】

異なるセル（無線基地局）間のタイミング同期法としては、他セルが送信する下りリンク信号に基づいてタイミングを検出する同期方法、すなわち無線インターフェースによる同期が知られている。この同期法において、新たに同期を行うスモールセル（リスナ）は、ＧＰＳ等に同期したマクロセルまたは当該マクロセルに同期したスモールセルを同期元（サウンダ）として、ネットワークリスニングを行い、タイミングを検出する。

【0007】

一方、上記ＨｅｔＮｅｔにおいて、トラフィックの時間変動に合わせて各スモールセルのオンオフを切り替えることが検討されている。しかし、スモールセルのオンオフは、無線インターフェースによる同期を用いる場合、その同期トポロジによって自由度が大きく制約される。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スモールセルのオンオフ制御を考慮した無線インターフェースによる同期を行うことができる無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の無線基地局は、他セルの無線基地局から送信される下りリンク信号を利用して無線同期を行う無線基地局であって、基地局間インターフェースを介して、他セルの無線基地局に対して同期情報リクエストを通知するとともに、他セルの無線基地局から通知される同期情報を取得する同期情報制御部と、取得した同期情報に基づいて自セルの下位階層に属するセルとの同期状態を判断して、自セルのオンオフ制御を行うオンオフ制御部と、を有し、前記同期情報制御部が他セルの無線基地局から取得する同期情報は、当該他セルの無線基地局の同期状態および同期階層レベルを示す情報を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、スモールセルのオンオフ制御を考慮した無線インターフェースによる同期を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ＨｅｔＮｅｔの概念図である。

【図2】異なるセル（無線基地局）間をタイミング同期した場合の無線通信制御の一例を説明する図である。

【図3】互いに同期する無線基地局の階層レベルを説明する図である。

【図4】従来のＴＤＤのＨｅＮＢにおいて、無線同期を実現するバックホールシグナリングの動作例を示すシーケンス図である。

【図5】従来のＴＤＤのＨｅＮＢにおけるＭＢＳＦＮサブフレームを説明する図である。

【図6】図６Ａはスモールセルのオンオフ切り替えを説明する図であり、図６Ｂはサウンダとリスナの関係を説明する図である。

【図7】階層の深いＳｔｒａｔｕｍ構造を説明する図である。

【図8】Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルがＳｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルに同期している状態を説明する図である。

【図9】第１の態様において、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルが、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルを含む他のスモールセルに対し、被同期対象となるスモールセルを報告する場合の一例を示す図である。

【図10】第１の態様において、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルが、自身をオフにする場合に、周辺セルに対してオフにすることを報告する場合の一例を示す図である。

【図11】第２の態様において、スモールセルに接続しているユーザ端末ＵＥが、無線同期している周辺セルの情報を、自身の接続セルに対して報告する場合の一例を示す図である。

【図12】本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。

【図13】本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。

【図14】本実施の形態に係るスモール基地局の機能構成の説明図である。

【図15】本実施の形態に係るマクロ基地局の機能構成の説明図である。

【図16】本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。

【図17】本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、Ｒｅｌ．１２以降で想定されるＨｅｔＮｅｔの概念図である。図１Ａに示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセル（Macro cell）とスモールセル（Small cell）との少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局という）と、スモールセルを形成する無線基地局（以下、スモール基地局という）と、マクロ基地局とスモール基地局と通信するユーザ端末とを含んで構成される。

【0013】

一般にユーザ分布やトラフィックは均一でなく、時間的、あるいは、場所的に変動する。そのため、マクロセル内に多数のスモールセルを配置する場合、図１Ａに示すように、場所に応じて密度や環境の異なる形態（Sparse and Dense）で、スモールセルが配置されることが想定される。たとえば、ユーザ端末が多く集まる駅やショッピングモール等では、スモールセルの配置密度を高くし（Dense small cell）、ユーザ端末が集まらない場所では、スモールセルの配置密度を低くする（Sparse small cell）ことが考えられる。

【0014】

このようにトラフィックの大きい場所にスモールセルを密に、かつ局所的に配置する、すなわちクラスタ状に配置することにより、セル間でのオフロード効果を得ることが可能となる。また、全てのエリア（マクロセルのカバレッジエリア）をスモールセルでカバーする必要がないため、コスト等を考慮してスモールセルの配置場所や配置するスモールセル数を制御することが可能となる。

【0015】

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセルでは、たとえば、８００ＭＨｚや２ＧＨｚ（図１Ｂにおいて２ＧＨｚ）など、相対的に低い周波数帯のキャリア（以下、低周波数帯キャリアという）が用いられる。低周波数帯キャリアを利用することにより、マクロセルは広いカバレッジを取りやすく、既存（Ｒｅｌ．８から１１）のユーザ端末も接続可能な周波数で運用することができる。これにより、マクロセルは、全てのユーザ端末が常時接続するセルとして広範囲のエリアをカバーすることができる。

【0016】

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、複数のスモールセルでは、たとえば、３．５ＧＨｚなど、相対的に高い周波数帯のキャリア（以下、高周波数帯キャリアという）が用いられる。高周波数帯キャリアを利用することによりスモールセルは広帯域を利用できるため、ベストエフォート型においてデータの高効率なオフロードが可能となる。そのため、スモールセルは、高トラフィック領域のユーザ端末をオフロードするセルとして局所的に配置される。

【0017】

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間は、バックホールリンクを介して接続される。具体的には、マクロ基地局とスモール基地局間とをバックホールを通じて連携し、マクロ基地局がスモール基地局をアシストする運用（マクロ基地局がスモール基地局を従属させる運用）が想定されている。マクロ基地局がスモール基地局をアシストする運用とは、マクロ基地局がスモール基地局の検出情報や制御情報をユーザ端末に通知したり、マクロ基地局がマクロセルに接続している端末に対してスモール基地局のスモールセルを追加するCarrier aggregation(異周波の場合)やCoordinated multi-point通信(同周波の場合)を行ったりすること等が挙げられる。

【0018】

また、複数のスモール基地局間についても、バックホールリンクを介して接続することが想定されている。マクロ基地局とスモール基地局間、あるいはスモール基地局間の接続は、光ファイバ（Optical fiber）や非光ファイバ（Ｘ２インターフェース）等の有線接続で行うことが考えられる。

【0019】

図１Ａに示すようにマクロセル内に多数のスモールセルを配置する構成においては、各スモールセル間が互いにタイミング同期（以下、単に「同期」とも記す）していることが望ましい。各スモールセル間が互いに同期することにより、スモールセル間の干渉制御や、ユーザ端末におけるスモールセルの発見を適切に行うことが可能となる。

【0020】

図２Ａに示すように、複数のスモールセル（図２Ａにおいて、セルＡ、セルＢ）が不均一かつ高密度で配置される場合、互いのセル間の干渉が大きくなるおそれがある。この場合、セル間を同期させることにより、セル間干渉制御や協調通信等により干渉を低減することができる。特に、ＴＤＤを利用する場合には、隣接セル間でＤＬとＵＬの入れ替えタイミングがずれると、無線基地局間やユーザ端末間で大きな干渉となるため、セル間の同期が重要となる。

【0021】

図２Ｂに示すように、スモールセルから送信される検出用信号（Discovery signal）に基づいて、ユーザ端末が接続するスモールセルを決定する場合を想定する。この場合、スモールセル間で同期していれば、複数のスモールセルは短い時間区間内で一斉に検出用信号を送信できるため、ユーザ端末は当該時間区間（時間窓）に限って選択的にスモールセルの検出動作を行えばよい。これにより、各ユーザ端末は、スモールセルの検出動作に係る消費電力を抑制するとともに、スモールセルを効率的に発見することが可能となる。

【0022】

スモールセルのタイミング同期法としては、（１）ＧＰＳによる時刻同期、（２）バックホールでのセル間通信による同期（たとえば、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２等）、（３）無線インターフェースによる同期（以下、「無線同期」とも記す）が考えられる。無線インターフェースによる同期は、スモールセルが他セルから送信されるＤＬ信号を受信してタイミングを検出することにより同期する方法である。ＤＬ信号としては、たとえば、参照信号（セル固有参照信号（ＣＲＳ）、端末固有参照信号（ＤＭ−ＲＳ）、チャネル情報測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）、同期信号（Ｐ−ＳＳ、Ｓ−ＳＳ）など）を利用することができる。

【0023】

本発明者等は、ＨｅｔＮｅｔにおけるスモールセルの同期法として、外部システムに依存せず、オペレータ自身のリソースで同期が可能な無線インターフェースによる同期を適用することが望ましいことを見出した。外部インターフェースによるスモールセルの同期は、ＧＰＳ受信機やＩＥＥＥ１５８８ｖ２の同期システムと比較して、受信機を安価に実現できるためである。また、無線インターフェースによる同期を、既存の同期法と補完的に用いることにより、より幅広い環境でのスモールセル間のタイミング同期を実現することが可能となるためである。

【0024】

図３Ａに示すように、ＬＴＥ Ｒｅｌ．９では、ＴＤＤのＨｅＮＢ（Home eNodeB）向けに無線同期を実現するバックホールシグナリングが規定されている。具体的には、バックホールシグナリングを介して無線基地局間で、同期情報（Time Synchronization Info）のやり取りが可能となっている。同期情報には、各無線基地局の同期状態（同期（sync）または非同期（async）の何れか）、同期している場合の同期階層レベル（Stratum level）が含まれる。

【0025】

図３Ｂに示すように、同期階層レベル（以下、「Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ」とも記す）は、ＧＰＳによる同期を行う無線基地局（たとえば、マクロセル）を基準とした階層レベルを示している。図３Ｂに示す例では、ＧＰＳによる同期を行う無線基地局をＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝０とした場合に、当該無線基地局からのＤＬ信号を用いて同期したスモールセルは１レベル低いＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１となる。さらに、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１のスモールセルからのＤＬ信号を用いて同期したスモールセルは１レベル低いＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝２となる。

【0026】

このように、無線インターフェースによりスモールセルの同期を行う場合に、バックホールシグナリングを介して、同期先の候補となる他セルの同期状態や同期階層レベルを把握することができる。これにより、各スモール基地局は、新たに同期を行う場合に他セルからの同期情報に基づいて自己の同期階層レベルを把握することができる。

【0027】

図４は、従来のＴＤＤのＨｅＮＢにおいて、無線同期を実現するバックホールシグナリングの動作例を示すシーケンス図である。

【0028】

図４に示すように、ＨｅＮＢ＿１と（Ｈ）ｅＮＢ＿２の無線同期においては、まず、ＨｅＮＢ＿１が、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）を介して、（Ｈ）ｅＮＢ＿２に“Time sync info”のシグナリングを要求する（ＳＴ１０１，ＳＴ１０２）。

【0029】

（Ｈ）ｅＮＢ＿２は、リクエストに応じて“Time sync info”をフィードバックする（ＳＴ１０３）。この“Time sync info”には、同期状態（sync status）と、同期している場合の同期階層レベル（stratum level）とが含まれる。

【0030】

ＨｅＮＢ＿１は、（Ｈ）ｅＮＢ＿２のＳｔｒａｔｕｍ ＬＶを取得して、自身のＳｔｒａｔｕｍ ＬＶを判断する（ＳＴ１０４）。

【0031】

図５に示すように、従来のＴＤＤのＨｅＮＢにおける無線同期において、（Ｈ）ｅＮＢは、自身のＳｔｒａｔｕｍ ＬＶに応じて、ＭＢＳＦＮ（Multicast/Broadcast Single Frequency Network）サブフレームを設定する。図５に示す例では、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１の（Ｈ）ｅＮＢは、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝０の（Ｈ）ｅＮＢが送信するＣＲＳを受信して同期を行うため、＃３と＃４にＭＢＳＦＮサブフレームを設定している。すなわち、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１の（Ｈ）ｅＮＢは、上位Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶの（Ｈ）ｅＮＢのネットワークリスニングへの干渉を防ぐためにサイレント（Silencing）としている。

【0032】

Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝２の（Ｈ）ｅＮＢは、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１の（Ｈ）ｅＮＢが送信するＣＲＳを受信して同期を行うため、＃８と＃９にＭＢＳＦＮサブフレームを設定している。同時に、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝２の（Ｈ）ｅＮＢは、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１の（Ｈ）ｅＮＢがその時間にＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝０の（Ｈ）ｅＮＢをリスニングしているため、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１の（Ｈ）ｅＮＢへの干渉を防ぐために、＃３と＃４にＭＢＳＦＮサブフレームを設定している。

【0033】

図６Ａに示すように、Ｒｅｌ．１２では、トラフィックの時間変動にあわせてスモールセルのオンオフを切り替えることが検討されている。スモールセルのオンオフを切り替えることにより、不要なＤＬ送信を止めることができるため、干渉を低減し、さらにネットワークの電力消費低減に貢献することができる。なお、スモールセルのオフ状態には、完全にオフにする状態と、間欠的にオフにする状態とが含まれる。

【0034】

しかしながら、無線同期を用いる場合には、スモールセルのオンオフ切り替えは、その同期トポロジによって自由度が大きく制約される。図６Ｂに示すように、少なくとも１つのセルをリスナとしてもち、自身がサウンダとなっているセルは容易にオフにすることができない。サウンダとなっているセルがオフの時間にリスナがネットワークリスニングを行うと、リスナが正しくタイミングを検出できずにノイズや干渉のピークをタイミングとみなすことにより、リスナが完全非同期なスモールセルとなるためである。

【0035】

図７に示すように、階層の深いＳｔｒａｔｕｍ構造になるほど、オフにできないセル数は増える。図７に示す例において、最下位層以外のスモールセルをオフにすると他セルの同期に影響を及ぼすおそれがある。具体的には、上位層のスモールセルをオフにすると、下位層のスモールセルのネットワークリスニングおよび同期保持を阻害するおそれがある。一方、最下位層のスモールセルは、オフになっても他セルの同期に影響を及ぼさない。

【0036】

図７に示す例において、最下位層のスモールセルのみオンオフ切り替え可能とすることもできるが、この場合には、オフにできるスモールセルが限定されるため、干渉低減効果および電力消費低減効果も限定的となる。

【0037】

図１Ａに示す例におけるスモールセル間の無線同期のユースケースとしては、マクロセルに所属するスモールセルが、親のマクロセルに同期するケース、あるいは、スモールセルが構成するクラスタの中で、クラスタヘッドに同期するケースが挙げられる。クラスタヘッドとは、スモールセルが構成するクラスタの中で唯一ＧＰＳをもつセル、またはクラスタ内のスモールセルが同期の基準とするセルを指す。

【0038】

このようなユースケースにおいて、マクロセルまたはクラスタヘッドのリスニングができずに、Ｓｔｒａｔｕｍ下位についてリスニングし同期をとるのは、ごく一部のスモールセルに限られる。すなわち、実際の運用では、Ｓｔｒａｒｕｍ上位となるスモールセルが多く、下位のスモールセルは少ないことが予想される。

【0039】

図８に示すように、Ｓｔｒａｔｕｍ下位（図８においてＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝２）のスモールセルは、Ｓｔｒａｔｕｍ上位（図８においてＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１）のスモールセルが複数検出できる場合には、複数のタイミングを用いて同期をとることができる。図８に示す例では、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルＸは、上位のスモールセルＢ，Ｃを検出している。Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルＢ，Ｃは同期済みであるため、リスナであるスモールセルＸの実装次第で、スモールセルＸの同期が実現可能である。

【0040】

一方、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルは、下位のスモールセルが複数の上位スモールセルからリスニングしていることを知ることができない。図８に示す例では、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルＢは、下位のスモールセルＸがスモールセルＢ，Ｃからリスニングしていることを知ることができない。この場合、スモールセルＢは、自身のみに同期を頼るリスナ（スモールセルＸ）が存在する可能性がある限り、自身をオフにすることは困難である。言い換えると、スモールセルＢは、リスナ（スモールセルＸ）が自身のみに同期を頼らず他のスモールセルからも同期をとっていることがわかれば、自身をオフにすることができる。

【0041】

同様に、図８に示す例では、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルＹは、上位のスモールセルＤ，Ｅ，Ｆを検出している。しかし、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルＤは、下位のスモールセルＹがスモールセルＤ，Ｅ，Ｆからリスニングしていることを知ることができない。

【0042】

そこで、本発明者らは、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルに、無線同期している周辺セルの情報を報告することにより、スモールセルのオンオフ制御の自由度を高めることを着想した。

【0043】

（第１の態様）
第１の態様では、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルが、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルを含む他のスモールセルに対し、被同期対象となるスモールセルを報告する場合について説明する。

【0044】

図９に示すように、Ｓｔｒａｔｕｍ下位（図９においてＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝２）のスモールセルは、Ｓｔｒａｔｕｍ上位（図９においてＳｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１）のスモールセルを含む他のスモールセルに対し、被同期対象となるスモールセルを報告する。Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルが複数のスモールセルとの間で同期をとる場合には、複数のセルを報告する。

【0045】

図９に示す例では、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルＸは、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルＢ，Ｃに対して同期を行っている。そこで、スモールセルＸは、スモールセルＢ，Ｃを含む他のセルに対して、「スモールセルＢ，Ｃが被同期対象」と報告する。同様に、Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルＹは、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルＤ，Ｅ，Ｆに対して同期を行っている。そこで、スモールセルＹは、スモールセルＤ，Ｅ，Ｆを含む他のセルに対して、「スモールセルＤ，Ｅ，Ｆが被同期対象」と報告する。

【0046】

具体的には、スモールセルＸは、スモールセルＢおよびＣを含む他のセルに対して、自身が同期に用いる（リスニングする）参照信号（セル固有参照信号（ＣＲＳ）、端末固有参照信号（ＤＭ−ＲＳ）、チャネル情報測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）、同期信号（Ｐ−ＳＳ、Ｓ−ＳＳ）など）の系列やリソースに対応付けられたセルＩＤや搬送波周波数、帯域幅などを含めて報告する。受信電力や希望信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）などを含めてもよい。スモールセルＹは、スモールセルＤ、ＥおよびＦを含む他のセルに対して当該情報を報告する。

【0047】

Ｓｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルの報告により、上位のスモールセルは、自身の下位で無線同期するスモールセルの状況がわかり、下位のスモールセルの同期に影響を及ぼさないように自身をオフにすることができる。たとえば、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶ＝１のセル３つに対して同期が可能なスモールセルＹにとっては、少なくとも１つのスモールセルＯＮであれば、同期を保持することが可能である。

【0048】

また、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルは、下位のスモールセルからの報告により、自身からは見えない近接セルの情報を得ることができる。したがって、上位のスモールセルは、この近接セル情報に基づいて、適切にセル間干渉制御やロードバランスを行うことができる。

【0049】

図９に示す例において、同じＳｔｒａｔｕｍ ＬＶにあるスモールセルＢとＣが、互いに見えない状況であっても、下位のスモールセルＸから「スモールセルＢ，Ｃが被同期対象」という報告があれば、スモールセルＢ，Ｃは互いに近接することがわかる。すなわち、本来互いに近接を認識できないスモールセルＢ，Ｃ間が、下位のスモールセルＸからの報告により近接を知ることができるため、送信パターンを交互に切り替える図２Ａのような干渉制御や、接続ユーザ端末数を互いに融通してユーザ数を平均化するロードバランスなどを適用できる。したがって、いわゆる隠れ端末問題を解決することも可能となる。

【0050】

図１０に示すように、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルは、自身をオフにする場合に、周辺セルに対してその旨を報告する。報告対象とする周辺セルには、自身の下位の同期セル、自身の上位の同期セル、下位の同期セルから報告された近接セルが含まれる。

【0051】

図１０に示す例では、スモールセルＢは、自身の下位の同期セルであるスモールセルＸと、スモールセルＸから報告された近接セルであるスモールセルＣを含む周辺セルに、スモールセルＢをオフにすることを報告する。スモールセルＥは、自身の下位の同期セルであるスモールセルＹと、スモールセルＹから報告された近接セルであるスモールセルＤ，Ｆを含む周辺セルに、スモールセルＥをオフにすることを報告する。この報告は、バックホールを介して報告しても、無線を介して報告してもよい。

【0052】

具体的には、スモールセルＢは、スモールセルＣおよびＸを含む他のセルに対して、自身がオフにする参照信号（セル固有参照信号（ＣＲＳ）、端末固有参照信号（ＤＭ−ＲＳ）、チャネル情報測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）、同期信号（Ｐ−ＳＳ、Ｓ−ＳＳ）など）の系列やリソースに対応付けるセルＩＤ、搬送波周波数、帯域幅などを報告する。オンとオフを周期的に切り替える、Discontinuous-transmission（ＤＴＸ）のような運用であれば、オフ（またはオン）にする時間区間を含めて報告してもよい。ＤＴＸであれば、オフの時間区間を明確にすることで、オフにしたスモールセルが長周期で送信する信号に基づき、同期を継続することも可能である。また、スモールセルＥは、スモールセルＤ、ＦおよびＹを含む他のセルに対して当該情報を報告する。

【0053】

この報告により、各スモールセルは、オフに切り替わることにより変化する同期Ｓｔｒａｔｕｍを知ることができる。図１０に示す例では、スモールセルＢが自身をオフにすることを周辺セルに報告した場合、近接セルであるスモールセルＣは自身をオフにすることができないことがわかる。スモールセルＢ，Ｃに同期しているＳｔｒａｔｕｍ下位のスモールセルＸが同期を見失うことを防ぐためである。

【0054】

第１の態様における動作例について説明する。
配置されたスモールセルは、オンオフ制御の際に、無線同期を試みる。この場合、スモールセルは、ユーザ端末ＵＥと同様に、同期信号（ＳＳ：Synchronization Signal）や共通参照信号（ＣＲＳ：Common Reference Signal）を用いてセルサーチを行い、自身が同期可能なセルを検出する。また、スモールセルは、既に同期済みのスモールセルに対して同期を行い、自身のＳｔｒａｔｕｍ ＬＶを決定する。スモールセルは、リスニングできたスモールセルのうち、できるだけＳｔｒａｔｕｍ ＬＶの高いセルに同期する。

【0055】

さらに、スモールセルは、リスニングするスモールセルの情報を取得して保持する。取得する情報としては、たとえば、リスニングするスモールセルのＳｔｒａｔｕｍ ＬＶに加え、セルＩＤや運用周波数、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）などが挙げられる。この場合には、ユーザ端末ＵＥのセルサーチおよびメジャメントの動作を取り入れることが可能である。

【0056】

スモールセルは、他セルから“Time sync info request”を受信した場合には、Ｓｔｒａｔｕｍ ＬＶに加え、同期しているＳｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルのセルＩＤや運用周波数、ＲＳＲＰなどを“Time sync info”として送信する。また、Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルを含む周囲のセルは、オンオフ制御の際に、あらかじめ当該セルを含む周囲のセルに対し“Time sync info”をリクエストする。

【0057】

Ｓｔｒａｔｕｍ上位のスモールセルは、自身が無線同期のサウンダになっていないこと、あるいは自身のみに同期を頼るリスナがいないことが確認できた場合には、自セルをオフにすることができる。

【0058】

スモールセルは、位置決定参照信号（ＰＲＳ：Positioning Reference Signal）を用いて同期を行ってもよい。ＰＲＳは、長周期かつ高密度であるため、オーバーヘッドを抑えつつ、高精度な無線同期を実現できる。また、ＰＲＳを用いた場合、ＰＲＳはＣＲＳなどと同様に周波数または符号を変えて同期送信ができ、同一タイミングでの多重ができるため、リスナは複数セルのＰＲＳを同時に検出することができる。

【0059】

スモールセルは、復調参照信号（ＤＭＲＳ：Demodulation Reference Signal）を用いて同期を行ってもよい。この場合、サウンダは、リスナに対してあらかじめ定められたリソースでＤＭＲＳを送信する。ＤＭＲＳリソースは、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）またはＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel）で指示してもよいし、バックホールで指示してもよい。ＤＭＲＳを用いる場合には、ユーザ端末ＵＥにデータを割り当てないリソースでダイナミックに送信できるので、低オーバーヘッドが実現される。

【0060】

スモールセルは、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information−Reference Signal）を用いて同期を行ってもよい。ＣＳＩ−ＲＳを用いる場合には、他のＲＳに比べて大きな直交数をとることができるので、スモールセルが密集する環境であっても、他のセルの干渉の影響を大きく受けることなく同期をとることが可能となる。

【0061】

スモールセルは、ユーザ端末ＵＥがスモールセルを発見するために用いるDiscovery ＲＳを用いて同期を行ってもよい。Discovery ＲＳは、ＣＳＩ−ＲＳと同様に直交数が大きく、ＰＲＳと同様に長周期かつ高密度で送信できる参照信号である。Discovery ＲＳを用いることにより、オーバーヘッドを抑えつつ、高精度な無線同期を実現することが可能となる。

【0062】

図９に示すリスナの同期情報報告は、バックホールを用いずに無線で行ってもよい。この場合には、スモールセルがユーザ端末ＵＥモードとして動作して、たとえばＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）によって同期情報を送信する。スモールセルは、あらかじめバックホールで設定された時間周期でユーザ端末ＵＥモードとして動作する。あるいは、スモールセルは、“Time sync info request”などのバックホールシグナリング受信を契機として、ユーザ端末ＵＥモードとして動作する。

【0063】

無線インターフェースによる同期情報報告は、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）で行ってもよい。ＰＵＣＣＨはオーバーヘッドが小さいため、ユーザの無線リソースをひっ迫させることなく同期情報を報告することができる。

【0064】

無線インターフェースによる同期情報報告は、ＲＡＣＨ（Random-Access Channel）動作の一部を流用して行ってもよい。ＬＴＥでは、ユーザ端末は、接続セルに対して下り信号で同期を行った後、上り信号のタイミングを同期させるためにＲＡＣＨ動作を行う。まず、ユーザ端末は、下り受信のタイミングに合わせて上り回線の所定のリソースでＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を送信する。基地局は、ＰＲＡＣＨ受信のタイミングと所望の上り回線の受信タイミングとのずれを計算し、タイミング補正情報を含むＲＡＲ（Random-Access Response）をユーザ端末に送信する。ユーザ端末は、ＲＡＲを受信した場合、通知されたタイミングずれを補正してＰＵＳＣＨにより自端末の情報を送信する。

【0065】

上記ユーザ端末と同様に、たとえばスモールセルＸがスモールセルＢやＣに対応してあらかじめ設定された固有のリソースまたは系列でＰＲＡＣＨを送信することで、スモールセルＢやＣはスモールセルＸが同期していることを知ることができる。または、スモールセルＸがＰＲＡＣＨを送信し、ＲＡＲにより上り回線での同期タイミング補正を行った後に、ＰＵＳＣＨで同期情報報告を行ってもよい。

【0066】

リスナの同期情報報告をバックホールを用いずに無線で行うことにより、バックホールシグナリングのオーバーヘッドを低減できるという効果が得られる。多数のスモールセルを束ねるバックホールに比べて、スモールセルは各セルのユーザ端末ＵＥ数が少ないため、無線リンクのオーバーヘッドの課題が小さいためである。また、リスナの同期情報報告を無線で行うことにより、バックホールを用いる場合に比べて、低遅延で報告できるという効果が得られる。

【0067】

（第２の態様）
第２の態様では、スモールセルに接続しているユーザ端末ＵＥが、無線同期している周辺セルの情報を、自身の接続セルに対して報告する場合について説明する。

【0068】

図１１に示すように、ユーザ端末ＵＥは、無線同期している周辺セルの情報を、自身の接続セルに対して報告する。図１１に示す例では、ユーザ端末ＵＥ１は、接続セルであるスモールセルＢに対して、「スモールセルＸとＣが同期している」ことを報告する。ユーザ端末ＵＥ２は、接続セルであるスモールセルＸに対して、「スモールセルＢとＣが同期している」ことを報告する。ユーザ端末ＵＥ３は、接続セルであるスモールセルＣに対して、「スモールセルＢとＸが同期している」ことを報告する。ユーザ端末ＵＥ４は、接続セルであるスモールセルＤ，Ｅ，Ｆに対して、「スモールセルＤとＥとＦとＹが同期している」ことを報告する。

【0069】

スモールセルは、ユーザ端末ＵＥから報告された同期セルの情報および“Time sync info”から、周囲に自身を同期ソースとするスモールセルが存在するかどうか認識する。スモールセルは、自身を同期ソースとするスモールセルを認識しない場合には、自セルをオフにすることができる。

【0070】

無線同期している周辺セルの情報をユーザ端末ＵＥが報告することにより、バックホールの負荷を増やさずに、セル間で互いの同期情報をやり取りすることができる。また、スモールセルは、ユーザ端末ＵＥから見て同期しているスモールセルがなければ同期を行う必要はない。したがって、スモールセルは、同期の必要性について正確な情報に基づいて、自身をオフにする可否を決定できる。

【0071】

スモールセルは、ユーザ端末ＵＥからの報告に基づいて、自身の周辺の同期Ｓｔｒａｔｕｍの変化を推定することができる。これにより、スモールセルは、周辺セルのオンオフを認識することができる。

【0072】

第２の態様における第１の動作例として、ユーザ端末ＵＥベースのアプローチが挙げられる。

【0073】

ユーザ端末ＵＥは、接続セルおよび周辺セルのメジャメント（Measurement）を行う。ユーザ端末ＵＥは、同期信号、参照信号等で周辺セルのタイミングを測定し、セルＩＤを検出する。また、ユーザ端末ＵＥは、報知チャネルを復号して、検出したセルのメジャメント帯域幅を認識する。また、ユーザ端末ＵＥは、参照信号に基づいて、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）を測定する。これらは、Ｒｅｌ．８からＲｅｌ．１１における従来のＵＥメジャメントと同様の動作である。

【0074】

ユーザ端末ＵＥは、メジャメントレポート内に周辺セルの同期情報を含めて、接続セルに結果を報告する。メジャメントレポートの報告契機は、イベント、基地局の指示、またはタイマなどとする。ユーザ端末ＵＥは、検出した周辺セルのうち、たとえば接続セルとのＲＳ受信タイミング差がＸ［μｓ］（たとえば、Ｘ＝４）以内のセルのセルＩＤを、同期セル情報として報告する。

【0075】

以上のような動作により、従来からのメジャメントの仕組みを流用して、ユーザ端末ＵＥが同期セル情報を報告することが可能となる。また、ユーザ端末ＵＥから報告を受ける接続セルは、ＲＳＲＰなどを含むより正確な同期情報を得ることが可能となる。

【0076】

第２の態様における第２の動作例として、ネットワークベースのアプローチが挙げられる。

【0077】

ネットワークは、あらかじめユーザ端末ＵＥに対して同期できる可能性があるセルのリストを通知する。たとえば、マクロセルが、自身のカバレッジ内のスモールセルのリストを通知してもよい。あるいは、現スペックですでに規定されている“Neighboring cell list”を流用してもよい。

【0078】

ユーザ端末ＵＥは、イベント、基地局の指示、タイマなどにより、接続セルと同じタイミング、すなわちサイクリックプリフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）内のタイミング）で通知されたリストによる周辺セルが検出できるか試みる。ユーザ端末ＵＥは、候補となるＳＳやＲＳのパターンで相関検出を行い、ピークが得られたセルのセルＩＤリストを自身の接続セルに報告する。この場合には、ユーザ端末ＵＥは、メジャメントのように報知チャネルや帯域幅の認識まで行う必要がない。

【0079】

ＲＳの帯域幅は、（１）接続セルと同じ帯域幅として相関検出を行ってもよいし、（２）取り得る最小の帯域幅として相関検出を行ってもよいし、（３）ネットワークから指示された帯域幅で相関検出を行ってもよい。

【0080】

上記（１）の場合、セル間は主に同じ帯域幅で運用されるため、ほとんどのケースで有効である。同じ帯域幅の場合には、上記（２）の場合よりも精度良く相関検出を行うことができる。

【0081】

上記（２）の場合、セル間で帯域幅が違っていても、正しく相関検出を行うことができる。上記（３）の場合、セルごとに正しい帯域幅で検出動作が可能となる。

【0082】

ユーザ端末ＵＥが検出を試みるタイミングは接続セルと同じタイミングではなく、定められたオフセットを加えたリソースで行ってもよい。この場合のオフセット量は、基地局から指示された値でもよい。

【0083】

以上のような動作は、メジャメントよりもユーザ端末ＵＥの負担が少ないため、ユーザ端末ＵＥの消費電力を少なくすることができる。

【0084】

ユーザ端末ＵＥからの同期情報報告は、ＲＡＣＨ動作の中で報告されるものとしてもよい。たとえば、ユーザ端末ＵＥが、下り受信のタイミングに合わせて上り回線の所定のリソースでＰＲＡＣＨを送信し、基地局が送信するＲＡＲを受信した後に、ＲＡＲで通知されたタイミングずれを補正してＰＵＳＣＨにより送信する自端末の情報に、周辺スモールセルの同期情報を加えて送信する。

【0085】

このようにすることで、ＲＡＣＨ動作を完了した後でないと送信できないメジャメント報告よりも、迅速かつ低負荷の端末処理動作で同期情報を取得できる。

【0086】

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上記第１の態様および第２の態様に係る無線通信方法が適用される。

【0087】

図１２は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図１２に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成するスモール基地局１２ａおよび１２ｂと、を備えている。ユーザ端末２０は、マクロ基地局１１、スモール基地局１２ａおよび１２ｂ（以下、総称してスモール基地局１２という）の少なくとも１つと無線通信可能に構成されている。なお、マクロ基地局１１、スモール基地局１２の数は、図１２に示す数に限られない。

【0088】

マクロセルＣ１およびスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、マクロ基地局１１および各スモール基地局１２は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して互いに接続される。マクロ基地局１１および各スモール基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

【0089】

なお、マクロ基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、送信ポイント（transmission point）などと呼ばれてもよい。スモール基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ）、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などと呼ばれてもよい。ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

【0090】

無線通信システム１では、マクロセルごとに形成されるネットワーク間が非同期となる場合（非同期運用）を想定している。また、無線通信システム１では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。

【0091】

無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）が伝送される。

【0092】

また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）や、送達確認情報（ＡＣＫ/ＮＡＣＫ）等が伝送される。

【0093】

以下、マクロ基地局１１とスモール基地局１２とを区別しない場合には、無線基地局１０と総称する。

【0094】

図１３は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。

【0095】

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインターフェース部１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

【0096】

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

【0097】

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

【0098】

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

【0099】

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インターフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

【0100】

インターフェース部１０６は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インターフェース部１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

【0101】

図１４は、本実施の形態に係る無線基地局１２（スモール基地局）の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、無線基地局１２が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。

【0102】

図１４に示すように、無線基地局１２は、同期情報制御部３０１、オンオフ制御部３０２、無線同期制御部３０３、スケジューラ３０４、ＤＬ信号生成部３０５を具備する。

【0103】

同期情報制御部３０１は、インターフェース部１０６を介して他セルの無線基地局と信号の送受信（バックホールシグナリング）を行う。具体的に、同期情報制御部３０１は、無線同期可能と判断した無線基地局に対して、バックホールを介して同期情報リクエスト（Time sync info request）を送信する。また、同期情報制御部３０１は、同期情報リクエストを受信したマクロ基地局、スモール基地局からフィードバックされる同期情報を受信する。同期情報には、同期状態、同期階層レベル（Stratum LV）に加え、同期しているＳｔｒａｔｕｍ上位のセルのセルＩＤ、運用周波数、ＲＳＲＰなどが含まれる。なお、同期情報制御部３０１は、周辺セルのサーチおよびメジャメントにより無線同期可能となる無線基地局を判断することができる。

【0104】

オンオフ制御部３０２は、他セルの無線基地局から受信した当該他セルの同期情報に基づいて、自セルの下位階層に属するセルとの同期状態を判断し、自セルのオンオフ制御を行う。たとえば、自身が無線同期のサウンダとなっており、自セルのみに同期する下位階層に属するセル（リスナ）が存在する場合は、自セルをオフにするとリスナに影響が及ぶため、自セルをオフにすることはできない。一方、自身が無線同期のサウンダとなっていても、自セルのみに同期する下位階層に属するセル（リスナ）が存在しない場合には、自セルをオフにすることができる。

【0105】

オンオフ制御部３０２によって自セルをオフにすることが決定した場合、オンオフ制御部３０２は、インターフェース部１０６を介して自身の下位階層に属する同期セル、自身の上位階層に属する同期セルおよび下位階層に属する同期セルから報告された近接セルに対して、自セルをオフにすることを通知する。

【0106】

無線同期制御部３０３は、同期先の無線基地局から送信されるＤＬ信号を用いて、タイミング同期を行う。

【0107】

スケジューラ３０４は、ユーザ端末２０に送信するＤＬ信号用の無線リソースの割当て（スケジューリング）を行う。たとえば、ユーザ端末２０に検出用信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号）を送信する場合、所定期間に検出用信号を送信するように制御する。また、当該スモール基地局１２が、他のスモール基地局と同期している場合には、所定期間内に複数のスモール基地局から検出用信号が一斉に送信されるように制御される。

【0108】

ＤＬ信号生成部３０５は、スケジューラ３０４からの指示に基づいてＤＬ信号を生成する。たとえば、ＤＬ信号生成部３０５は、制御信号、データ信号、参照信号などを生成する。また、ユーザ端末２０が当該スモール基地局を発見するための検出用信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号）を生成する。ＤＬ信号生成部３０５で生成された信号は、送受信部１０３を介してユーザ端末２０や他セルの無線基地局に送信される。

【0109】

図１５は、本実施の形態に係る無線基地局１１（マクロ基地局）の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、無線基地局１１が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。

【0110】

図１５に示すように、無線基地局１１は、同期情報制御部３１１、無線同期セル指示部３１２、セルリスト生成部３１３、スケジューラ３０４、ＤＬ信号生成部３０５を具備する。

【0111】

同期情報制御部３１１は、インターフェース部１０６を介してスモール基地局１２と信号の送受信（バックホールシグナリング）を行う。具体的に、同期情報制御部３１１は、無線同期可能と判断した無線基地局に対して、バックホールを介して同期情報リクエスト（Time sync info request）を送信し、配下のスモール基地局からフィードバックされる同期情報を受信する。同期情報には、同期状態、同期階層レベル（Stratum LV）に加え、同期しているＳｔｒａｔｕｍ上位のセルのセルＩＤ、運用周波数、ＲＳＲＰなどが含まれる。同期情報制御部３１１は、取得した同期情報に基づいて配下のスモール基地局の同期先（当該マクロ基地局に対する同期または非同期）を判断する。このように、マクロ基地局が配下のスモール基地局の同期先を把握することにより、スケジューラ３０４において、同期スモール基地局と非同期スモール基地局とで、運用方法を適宜変更して制御することができる。

【0112】

また、無線同期セル指示部３１２は、配下のスモール基地局１２に対して同期先を指示する。

【0113】

セルリスト生成部３１３は、当該マクロ基地局１１が形成するマクロセルのカバレッジ内のスモールセルのリストを生成する。セルリスト生成部３１３で生成されたリストは、上位レイヤシグナリング（たとえば、ＲＲＣシグナリング、報知信号等）や下り制御情報を用いてユーザ端末２０に送信される。

【0114】

図１６は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

【0115】

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

【0116】

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

【0117】

図１７は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１７に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、ＤＬ信号復号部４０１、スモールセル検出部４０２、制御部４０３、ＵＬ信号生成部４０４を少なくとも有している。

【0118】

ＤＬ信号復号部４０１は、無線基地局１１、１２から送信されたＤＬ信号を復号する。たとえば、マクロ基地局１１からスモール基地局に関する情報（リスト）が送信された場合には、当該リストの情報をスモールセル検出部４０２に出力する。

【0119】

スモールセル検出部４０２は、スモール基地局１２から送信される検出用信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号）に基づいて、接続するスモール基地局を検出する。複数のスモール基地局を検出した場合には、受信品質等に基づいて所定のスモール基地局を選択する。また、マクロ基地局１１から送信されたスモール基地局に関する情報（リスト）を受信した場合には、当該リストに基づいて、スモール基地局の検出を行う。

【0120】

制御部４０３は、無線基地局から送信された下り制御信号（ＵＬ ｇｒａｎｔ）に基づいて、無線リソースに対する上り制御信号（フィードバック信号）と上りデータ信号の割当てを制御する。ＵＬ信号生成部４０４は、制御部４０３からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。また、ＵＬ信号生成部４０４は、制御部４０３からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。

【0121】

以上、上述の実施の形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。また、各実施の態様は適宜組み合わせて適用することが可能である。

【符号の説明】

【0122】

１…無線通信システム
１０…無線基地局
１１…無線基地局（マクロ基地局）
１２，１２ａ，１２ｂ…無線基地局（スモール基地局）
２０…ユーザ端末
３０…上位局装置
４０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…インターフェース部
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
３０１…同期情報制御部
３０２…オンオフ制御部
３０３…無線同期制御部
３０４…スケジューラ
３０５…ＤＬ信号生成部
３１１…同期情報制御部
３１２…無線同期セル指示部
３１３…セルリスト生成部
４０１…ＤＬ信号復号部
４０２…スモールセル検出部
４０３…制御部
４０４…ＵＬ信号生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】